Прилепите са много необичайни същества. А необичайният начин на движение е само едно от удивителните неща, свързани с тях. Как прилепите летят в пълна тъмнина и не докосват нищо? За това ще говорим този път. Този въпрос е интересувал и продължава да интересува учените, а прилепите все още могат да ни разкрият своите тайни и да ни доближат до разкриването на природата на мозъка.

Прилепите не са птици, а бозайници. Малките им се раждат чрез живородене и се хранят с майчиното мляко. Това са единствените бозайници, които са се научили да летят. Прилепите са ревностни ловци: всяка вечер изяждат толкова насекоми, колкото половината от собственото им телесно тегло.

Първият въпрос, който учените зададоха за тези малки животни беше: "Как прилепите се ориентират в космоса?" Биолозите откриха отговора на тази мистерия едва през 1938 г. Оказа се, че прилепите имат нещо като акустичен радар. Способност за ехолокация. По време на полет те излъчват сигнали с толкова висока честота, че човешкото ухо не може да ги възприеме. Ехото отскача от препятствията и прилепите ги улавят с големите си уши. Както показват експериментите, по естеството и интензитета на ехото те могат не само да открият най-тънката жица и да летят около нея, но и да „поемат посоката“ на бързо летящо насекомо; Мозъкът на прилепа изчислява правилния курс със светкавична скорост и той безпогрешно грабва плячката.

За да се разбере, бяха проведени специални експерименти. В голяма стая биолозите окачиха въжета доста близо едно до друго, прикрепени към тавана. След това затворили очите на няколко опитни животни и ги пуснали в стаята. Прилепите все още летяха с висока скорост, без да се блъскат в препятствия. Това доказа, че те не се ръководят от погледа по време на полетите си.

След това учените запушили ушите и устата им и отново ги пуснали в стаята. Но този път летяха трудно, като постоянно се блъскаха във въжетата. Така беше открито средство за насочване на мишки по време на полет. Докато летят, те постоянно издават толкова високи звуци, че човешкото ухо не ги чува. Тези високочестотни звукови вълни, удрящи препятствия по пътя на животното, се отразяват и възприемат от ушите на прилепите. Крилата им автоматично реагират на тези сигнали и животното може да промени курса си, като избягва препятствията!

Последните открития за това как прилепите летят и се движат в космоса бяха направени не толкова отдавна. През 2013 г., благодарение на съвременните технологии, беше възможно да се установи, че те могат да се ориентират в космоса благодарение на триизмерна карта на областта, кодирана в невроните на мозъка. Резултатите от изследването са публикувани в списание Science.

Първоначално невронните механизми на ориентация в пространството са открити в мозъка на обикновените гризачи и по-специално на плъховете. Благодарение на такива механизми плъховете могат да се движат спрямо визуално възприеманите ориентири. След това в мозъка на гризачи са открити координатни неврони, които позволяват на плъховете да създават така наречената карта на терена. След това учените се върнаха към механизмите за пространствена ориентация на прилепите, които се движат в пълна тъмнина.

Успешното изследване на прилепите е извършено от Михаил Ярцев, носител на наградата за млади учени в областта на невробиологията за 2013 г. Работи в Института по невронауки към Принстънския университет. Неговото изследване се фокусира върху механизмите на кодиране на информация в мозъка на бозайниците в триизмерното пространство. Ученият записал активността на невроните в мозъка на прилеп, който летял в стая. Ярцев успя да открие в мозъка й същия тип клетки, които отговарят за ориентацията в околното пространство.

Невроните в мозъка на бозайниците предоставят карта на района, която им позволява да се ориентират в пространството. Преди това учените изучаваха само двуизмерни карти. Нов обект - прилеп - ни позволи да надникнем в тайните на навигацията в триизмерното пространство.

„Всички животни на нашата планета – на земята, под земята, в дълбините на океана или във въздуха – трябва да имат представа за своето местоположение в космоса; те се нуждаят от това за оцеляване“, пише Ярцев. „Как мозъкът решава проблема с позиционирането в пространството е един от централните проблеми в неврологията.“

Трябва да се отбележи, че малко по-рано в мозъка на плъх, преди известно време, учените откриха специализирани неврони, които излъчват електрически импулси в момента, когато животното се окаже в определена точка от района, те бяха наречени клетки на място. Други неврони, наречени мрежови клетки, реагират на пресичането на определени възли на координатната система. Тези неврони осигуряват мозъчна карта на района, която помага на животните да се ориентират в околната среда.

Тези неврони играят ключова роля в позиционирането на животното в неговата среда. Въпреки това, според Михаил Ярцев, те правят нещо повече от това да определят къде сме сега. Следователно точното разбиране на функцията на тези клетки остава да се види.

Използвайки технология за безжично записване на активността на отделни неврони на прилеп по време на полет, учените успяха да запишат невронната активност на клетки на едно място на прилеп, летящ в стая с размери 6x5x3 m, и да видят как активността на тези клетки се променя, докато животното се движи в три -измерително пространство.

Точният механизъм на кодиране на триизмерното пространство в невроните на прилепите е предмет на бъдещи изследвания. Друг ключов въпрос, повдигнат от това изследване, е как кодирането на 2D пространство се модулира в 3D кодиране. В 3D пространството клетките с места са също толкова чувствителни към промените в позицията на животното, както и в 2D. Съвременните технологии скоро ще ни позволят да получим нова информация за това как прилепите летят и се ориентират в триизмерното пространство.

Прилепите обикновено живеят на огромни ята в пещери, в които могат да се ориентират перфектно в пълна тъмнина. Летейки в пещерата и излизайки от нея, всяка мишка издава недоловими за нас звуци. Хиляди мишки издават тези звуци едновременно, но това не им пречи да се ориентират перфектно в пространството в пълна тъмнина и да летят, без да се сблъскват една с друга. Защо прилепите могат да летят уверено в пълна тъмнина, без да се блъскат в препятствия? Удивителното свойство на тези нощни животни - способността да се ориентират в пространството без помощта на зрение - е свързано със способността им да излъчват и улавят ултразвукови вълни.

Оказа се, че по време на полет мишката излъчва кратки сигнали с честота около 80 kHz, а след това получава отразени ехо сигнали, които идват към нея от близки препятствия и от летящи наблизо насекоми.

За да може сигналът да бъде отразен от препятствие, най-малкият линеен размер на това препятствие трябва да бъде не по-малък от дължината на вълната на изпратения звук. Използването на ултразвук може да открие по-малки обекти, отколкото биха могли да бъдат открити при използване на по-ниски звукови честоти. Освен това използването на ултразвукови сигнали се дължи на факта, че с намаляване на дължината на вълната по-лесно се осъзнава насочеността на излъчването, а това е много важно за ехолокацията.

Мишката започва да реагира на определен обект на разстояние около 1 метър, докато продължителността на ултразвуковите сигнали, изпратени от мишката, намалява около 10 пъти, а честотата им на повторение се увеличава до 100–200 импулса (щраквания) в секунда. Тоест, след като забележи обект, мишката започва да щрака по-често, а самите щраквания стават по-кратки. Най-малкото разстояние, което мишката може да открие по този начин, е приблизително 5 см.

Докато се приближава към обекта на лов, прилепът сякаш оценява ъгъла между посоката на скоростта си и посоката към източника на отразения сигнал и променя посоката на полета, така че този ъгъл да става все по-малък.

Може ли прилеп, изпращащ сигнал с честота 80 kHz, да засече 1 мм мушици? Скоростта на звука във въздуха се приема за 320 m/s. Обяснете отговора си.

Край на формата

Начало на формата

За ултразвукова ехолокация мишките използват вълни с честота

1) по-малко от 20 Hz

2) 20 Hz до 20 kHz

3) повече от 20 kHz

4) всяка честота

Край на формата

Начало на формата

Способността за перфектно навигиране в пространството се свързва при прилепите с тяхната способност да излъчват и приемат

1) само инфразвукови вълни

2) само звукови вълни

3) само ултразвукови вълни

4) звукови и ултразвукови вълни

Звукозапис

Способността да се записват звуци и след това да се възпроизвеждат е открита през 1877 г. от американския изобретател Т.А. Едисън. Благодарение на възможността за запис и възпроизвеждане на звуци се появи звуково кино. Записването на музикални парчета, истории и дори цели пиеси на грамофон или грамофонни плочи се превърна в популярна форма на звукозапис.

Фигура 1 показва опростена диаграма на механично устройство за запис на звук. Звуковите вълни от източник (певец, оркестър и др.) Постъпват в хорн 1, в който е фиксирана тънка еластична пластина 2, наречена мембрана. Под въздействието на звукова вълна мембраната вибрира. Вибрациите на мембраната се предават на свързания с нея резец 3, чийто връх рисува звуков жлеб върху въртящия се диск 4. Звуковият жлеб се извива спираловидно от ръба на диска към центъра му. Фигурата показва появата на звукови бразди върху запис, гледан през лупа.

Дискът, на който е записан звукът, е изработен от специален мек восъчен материал. От този восъчен диск се отстранява медно копие (клише) чрез галванопластичен метод. Това включва отлагането на чиста мед върху електрод, когато електрически ток преминава през разтвор на неговите соли. След това медното копие се отпечатва върху пластмасови дискове. Така се правят грамофонни плочи.

При възпроизвеждане на звук грамофонна плоча се поставя под игла, свързана с мембраната на грамофона, и плочата се завърта. Движейки се по вълнообразната бразда на плочата, краят на иглата вибрира, а мембраната вибрира заедно с нея и тези вибрации доста точно възпроизвеждат записания звук.

При механичен запис на звук се използва камертон. С увеличаване на времето за възпроизвеждане на камертона 2 пъти

1) дължината на звуковия канал ще се увеличи 2 пъти

2) дължината на звуковия канал ще намалее 2 пъти

3) дълбочината на звуковата бразда ще се увеличи 2 пъти

4) дълбочината на звуковата бразда ще намалее 2 пъти

Край на формата

2. Молекулярна физика

Повърхностно напрежение

В света на ежедневните явления около нас действа сила, на която обикновено не се обръща внимание. Тази сила е сравнително малка, нейното действие не предизвиква мощни ефекти. Но не можем да налеем вода в чаша, не можем да направим нищо с тази или онази течност, без да задействаме сили, наречени сили на повърхностно напрежение. Тези сили играят важна роля в природата и в нашия живот. Без тях не бихме могли да пишем с писалка; цялото мастило веднага щеше да се излее от нея. Би било невъзможно да насапунисвате ръцете си, защото няма да може да се образува пяна. Лек дъжд щеше да ни намокри. Би се нарушил водният режим на почвата, което би било пагубно за растенията. Ще бъдат засегнати важни функции на нашето тяло.

Най-лесният начин да разберете природата на силите на повърхностното напрежение е от лошо затворен или повреден кран за вода. Капката расте постепенно, с течение на времето се образува стеснение - шийка и капката се отчупва.

Водата изглежда затворена в еластична торбичка и тази торбичка се счупва, когато силата на гравитацията надвиши нейната сила. В действителност, разбира се, в капката няма нищо друго освен вода, но самият повърхностен слой вода се държи като опънат еластичен филм.

Същото впечатление създава филмът на сапунен мехур. Прилича на тънка опъната гума на детска топка. Ако внимателно поставите иглата върху повърхността на водата, повърхностният филм ще се огъне и ще предотврати потъването на иглата. По същата причина водните крачки могат да се плъзгат по повърхността на водата, без да падат в нея.

В желанието си да се свие, повърхностният филм би придал на течността сферична форма, ако не беше гравитацията. Колкото по-малка е капката, толкова по-голяма е ролята на силите на повърхностното напрежение в сравнение с гравитацията. Следователно малките капчици са близки по форма до топка. При свободно падане възниква състояние на безтегловност и следователно дъждовните капки са почти строго сферични. Поради пречупването на слънчевите лъчи в тези капки се появява дъга.

Причината за повърхностното напрежение е междумолекулното взаимодействие. Молекулите на течността взаимодействат една с друга по-силно от молекулите на течността и молекулите на въздуха, така че молекулите на повърхностния слой на течността са склонни да се приближават една до друга и да се гмуркат по-дълбоко в течността. Това позволява на течността да приеме форма, в която броят на молекулите на повърхността би бил минимален, а една сфера има минималната повърхностна площ за даден обем. Повърхността на течността се свива и това води до повърхностно напрежение.

В природата повечето мишки живеят не повече от 18 месеца. Въпреки това, толкова дълъг период за малки животни позволява на мишката да премине през няколко жизнени етапа. Развитието на малкото след поникване става в рамките на 3 седмици, когато те се хранят с мляко и постепенно придобиват коса, която първоначално не са имали.

До 1,5-месечна възраст малките се хранят отчасти с продукти, донесени от майка им, и отчасти от независими „набези“. По това време те вече имат козина и отворени очи. Използват основно обоняние и ултразвук.

На възраст 1,5-2 месеца малките стават независими и напускат гнездото, търсейки собствено място за гнездене. През това време те използват пътеките, които техните родители са оставили за тях и създават свои собствени.

Мишките се движат по едни и същи маршрути, благодарение на устойчивите миризми на феромони, отделяни заедно с урината. Това свойство от своя страна улеснява намирането и унищожаването на мишки. Урината служи и като вид сигнално устройство. Когато една мишка изпитва страх, миризмата става различна и други мишки, приближаващи се до мястото на опасност, най-вероятно ще го избегнат.

На лапите на всеки индивид има и специални жлези, с които те „маркират“ територията. Миризмата на тези жлези се предава на всеки предмет, до който се докоснат.

В природата мишките са активни през цялата година, но през зимата се опитват да намерят уединено място под формата на купа сено, дълбока дупка до 60 см и др. Ниските температури са пагубни за мишките, така че те търсят топло място с много храна наблизо. Същата причина принуждава мишките да търсят близост с хората в домовете и домакинствата си. сгради. Голям брой мишки живеят в конюшни и навеси с добитък.

Мишките обикновено живеят в човешки жилища само през зимата, а не през летния период, те се преместват в дупки в съседната територия, продължавайки набезите си върху запасите от зърнени култури и зърнени култури.

В къща или склад мишката идентифицира основно източниците на храна. Най-често тя избира най-статичните и богати резерви, които ще й позволят да се храни дълго време. Това са буркани и торбички със зърна, зърнени храни и бисквити. Зърнените култури са особено интересни за мишките. При липса на такава храна, мишката преминава към сапун, свещи, оплетка на кабели в домакински уреди, окабеляване, кореноплодни зеленчуци, сушени зеленчуци и плодове, ядки и др. Мишките могат да ядат почти всичко, за да поддържат бърз метаболизъм.

В човешките жилища мишките се размножават през цялата година и живеят 2-3 години. Една жена, носеща средно 10 котила годишно, ражда огромен брой мишки. По отношение на скоростта на размножаване тези бозайници са сред най-продуктивните. Това определя използването на мишки в съвременните научни изследвания.

Мишките лесно попадат в различни капани и примамки. Капаните за мишки са доста ефективен начин за контролиране на популацията им, стига да не е твърде голяма. Когато една стая е масово заразена с мишки, ефективността на този контрол е значително намалена. На преден план излизат отровните примамки, които мишките активно ядат.

Периодът на активност на мишките в природата е тъмното време на деня. През есента мишките често изтичат от дупките си през деня. Гризачите, живеещи до хората, често остават активни през целия ден и дори при изкуствена светлина. Мишките могат да комуникират с ултразвукови вълни, които не се чуват от човешкото ухо. Ето как мъжките привличат женските за чифтосване.

Слухът на мишката е много чувствителен към звуци и може да различи честоти до 100 kHz. Тази цифра е 5 пъти по-висока от тази при хората. Обонянието на мишките перфектно им помага да се ориентират в пространството и да избират посоката на движение. Зрението при животните е слабо развито и е насочено към търсене на отдалечени обекти. Наблизо мишките са практически слепи, но са добре ориентирани в пространството благодарение на миризми и звуци.

Страхотна нощна бухалка

Малък кафяв прилеп

Очилат листонос прилеп

Най-близките роднини на прилепите от разред Chiroptera са плодовите прилепи (летящи кучета, летящи лисици и др.) - те просто виждат перфектно, понякога дори по-добре от хората. Но самите Microchiroptera, дори тези, които активно използват ехолокация, са доста зрящи. Зрението на прилеп изобщо няма да навреди. Първо, животното трябва поне минимално да различава дневните часове от тъмнината (когато е необходимо да започнете лов). Второ, ехолокацията, извършвана от хироптери, има много ограничен обхват на действие (максимум 50 m) и ако има определено ниво на осветление, за мишката е по-удобно да се движи в пространството, използвайки по-„далечно“ зрение. Трето, както наскоро стана известно, европейските прилепи реагират на поляризираните лъчи на залязващото и изгряващото слънце и, анализирайки ъгъла на тяхното падане, изчисляват посоките. Оказва се един вид компас, но не магнитен, а лек.

Първоначално се смяташе, че ретината на прилепа има само пръчици и няма конуси. Спомнете си, че конусите се предлагат в различни видове и реагират съответно на лъчи с различна дължина на вълната (т.е. различни цветове). Пръчките реагират само на промени в яркостта и по този начин създават монохромно изображение, нещо като това, което виждаме на устройствата за нощно виждане. Така се оказа, че поне някои прилепи могат да виждат цветна картина, а ретината им има както пръчици, така и конуси. Освен това окото, например, на прилеп като очилатия прилеп, разпространен в Южна Америка, е чувствително към лъчите от ултравиолетовата част на спектъра - очите на някои насекоми имат същата способност.

Понякога не е лесен за решаване въпросът кой сетивен орган - окото или ухото - се използва, за да си проправят път в космоса за определени видове прилепи. По време на експерименти, проведени от Университета на Западно Онтарио (Канада), е забелязано странно поведение на прилепи от вида Малък кафяв прилеп. Изследователите поставиха препятствия, направени от непрозрачни, прозрачни и отразяващи материали на изхода на изоставена мина, където живеят тези животни, и промениха осветлението в зоната на препятствието. Оказа се, че дори при ярка светлина, когато зрението на мишката става най-малко изострено, по някаква причина малките кафяви прилепи предпочитат да използват зрението си и... в резултат на това често се спъват в прозрачно препятствие. Ако бяха минали на ехолокация, прозрачното препятствие лесно щеше да бъде открито.

Ехолокацията позволява на прилепите да се движат в пространството дори на тъмно. Животните излъчват сигнали на ултразвукови честоти.

Когато ултразвуковата вълна удари обекти, тя се отразява от тях и се връща към мишката. Въз основа на времето, изминало от излъчването до връщането на сигнала, той може да определи разстоянието до обекта.

Прилепите използват два различни механизма за производство на сигнали. Някои хироптери ги произвеждат с помощта на ларинкса, а някои използват езика си (мишките сякаш щракат с него).

Авторите на новата работа са изследвали 26 прилепа, принадлежащи към 11 групи, еволюирали независимо една от друга. В резултат на това учените успяха да открият ясни анатомични разлики между мишки, използвайки два механизма за производство на сигнали.

Според изследователите новите данни ще помогнат при изучаването на въпроса за еволюцията на способността за ехолокация.

Прочетете също

• Група учени, ръководени от професор Сиан Бейлок от Чикагския университет, проведоха дългосрочни наблюдения на млади начални учители, работещи в малки училища... 23:50
• „Тази година (2009 г.) потвърди трайната тенденция на ежегодно нарастване на броя на децата, осиновени от граждани на Украйна“, цитира министъра пресслужбата на ведомството в сряда. Рефериране... 18:30
• МОСТ-Одеса. 27 януари В сряда, 27 януари, представители на трудовия колектив на OJSC "Украинско дунавско параходство" (Одеска област) проведоха пикетиране на кабинета на министрите на Украйна... 18:21
• МОСТ-Одеса. На 27 януари Русовата къща в Одеса беше консервирана, докато се вземе решение за чия сметка ще бъде извършена реконструкцията й, каза на пресконференция в сряда заместник-кметът на Одеса... 18:11
• (Новинарска агенция New Bridge, Ирина Малок) През 2011 г. ученици от 4-ти и 8-ми клас на Днепропетровски средни училища № 8, 49 и 112 ще участват в международни мониторингови проучвания... 17:50
• Това каза директорът на турнира UEFA Euro 2012 в Украйна Маркиян Лубкивски на брифинг в Киев. „Целта на посещението на делегацията на УЕФА, водена от Марк Тимер, беше да наблюдава процеса на изпълнение... 17:34
• (Новинарска агенция New Bridge, Дария Перебейнос) Днепропетровската комунална компания Dneprolift ще бъде разформирована поради голям брой дългове. Това съобщи шефът на ведомството на 27 януари... 17:12 ч
• (Информационна агенция News Bridge, Ирина Малок) В Новомосковск (регион Днепропетровск) 22-годишен местен жител е задържан за грабеж на своя съседка и опит да удуши 11-годишната й дъщеря. Около... 17:12
• МОСТ-Одеса. На 27 януари предприемач от Одеса взе памук за продажба през декември 2008 г. на обща стойност 100 хиляди UAH. след което изчезна без да плати на съдружниците си, съобщава... 17:10
• (Новинарска агенция New Bridge, Дария Перебейнос) В Днепропетровск персоналът на портиерите в жилищните офиси е на 60% от персонала. Това съобщи на 27 януари Николай, ръководител на отдела за жилищно-комунални услуги на градския съвет на Днепропетровск... 16:57
• (Новинарска агенция New Bridge, Ирина Малок) На 26 януари служители на сектора за борба с икономическата престъпност на градския полицейски участък в Днепродзержинск събраха материали относно председателя... 16:37
• (Информационна агенция New Bridge, Ирина Малок, по материали от РБК-Украйна) В Запорожие на 27 януари беше арестуван ръководителят на отдела за образование и наука на градския съвет на Запорожие Дмитрий Секирински... 16:12
• Това съобщиха от пресслужбата на Държавната данъчна администрация. С цел неправомерно генериране на данъчен кредит, използвайки фалшиви документи, нападателите са преминали през счетоводна и данъчна отчетност... 15:55
• (Новинарска агенция New Bridge, Денис Моторин) Състоянието на природната среда в Днепропетровск през 2009 г. се е подобрило в сравнение с 2008 г. Това се казва в съобщение на градската Санитарно-епидемиологична... 15:37
• В Киев в понеделник, 25 януари, на улица Симиренко, 2/19, осемгодишно момче падна в отворена шахта с вряла вода на няколко десетки метра от училището, пише в днешния си брой... 15 :36